反激变换器的原理与设计课件.ppt

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1、第二章反激变换器的原理与设计2.1电气隔离型DC/DC变换器的基本类型2.2反激变换器的原理与设计1基于Buck变换器：正激式、双管正激式、推挽式、半桥式、全桥式等基于Buck-boost变换器：反激式、双管反激式等基于Boost变换器：隔离Boost变换器等2.1电气隔离型DC/DC变换器的基本类型2正激变换器3正激变换器电路结构简单，是中小功率场合常用的拓扑方案必须采取附加复位电路来实现变压器磁芯磁复位，如有源箝位、RCD箝位、LCD箝位、复位绕组等主功率管的占空比一般都不超过0.54(a)带磁复位绕

2、组的正激式5(b)RCD箝位正激式6(c)有源箝位正激式7双管正激式8双管正激式电路结构简单，适用于中小功率场合不需采取附加复位电路来实现变压器磁芯磁复位功率管的占空比要小于0.59推挽变换器10推挽变换器电路结构简单变压器磁芯双向磁化电路必须有良好的对称性，否则容易引起直流偏磁导致磁芯饱和变压器绕组必须紧密耦合，以减小漏感11半桥变换器12半桥变换器磁芯双向磁化，利用率高变压器磁芯不存在直流偏磁现象功率管承受电源电压，输入电压利用率低，适合高压中功率场合13全桥变换器14磁芯双向磁化，利用率高易采用软开

3、关工作方式适合大功率场合功率器件较多，控制及驱动较复杂变压器磁芯存在直流偏磁现象桥臂存在直通可能全桥变换器15反激变换器16反激变换器电路拓扑更为简洁，易于控制在中小功率变换场合（200W以下）应用广泛适合多路输出场合17图2-1反激变换器电路2.2反激变换器的原理与设计182.2.1原理分析图2-2电感L1和L2的电流波形19电流连续模式（CCM）根据磁通连续性原理可得(2-1)设反激变换器输出功率为Po，变换效率为η，则输入电流平均值为(2-2)输入电流峰值为(2-3)20电流断续模式（DCM）输入功

4、率和输出功率分别为(2-4)(2-5)若不考虑损耗，可得(2-6)21输入电流峰值为(2-7)22电流临界连续模式输出电压和输出电流同时满足式(2-1)和(2-6)。将式(2-1)代入式(2-6)得(2-8)当D=0.5时，临界连续电流达到最大值：(2-9)将式(2-9)代入式(2-8)得(2-10)23再将式(2-9)代入式(2-6)，得电流断续模式下的外特性为(2-11)24反激变换器的外特性曲线根据式(2-1)、(2-10)、(2-11)，得到反激变换器外特性曲线。A左边的曲线（对应于式(2-11)

5、）为DCM模式时外特性，曲线A(对应于式(2-10))为临界连续模式时外特性，A右边的曲线（对应于式(2-1)）为CCM模式时外特性。25图2-3反激变换器的标幺外特性26反激变换器的外特性有如下特点：①类电压源特性：当变换器工作于CCM模式时，输出电压与输出电流的大小无关，变换器的外特性类似于电压源特性；②类电流源特性：当变换器工作于DCM模式时，变换器存在很高的非线性内阻，变换器具有类似于电流源的特性。27不同工作模式比较①在输出同样功率时，CCM比DCM模式峰值电流小得多，或者说，选用相同电流容量的

6、功率管CCM模式能输出更大的功率。28②若变换器设计在整个工作状态电流连续，Ig=Iomin，最小输出电流为临界连续电流，由式（2-8），电感量L1需满足（2-12）29若变换器完全工作于断续模式，Ig=Iomax，最大输出电流为临界连续电流，电感量L1为（2-13）相同输出功率时，DCM模式比CCM模式电感量小得多，储能变压器体积也要小得多。30③如果变换器工作于DCM模式，由负载变化引起的占空比调节范围很大，使调节困难，因此DCM模式一般用于负载变化很小且输出功率小的场合；如果变换器工作在CCM模式，

7、对于输入电网电压以及负载的变化只需较小的脉宽变化便能维持输出电压Uo的恒定。31④DCM模式时，变压器副边整流二极管在原边功率管再次开通前电流已下降到零，没有二极管反向恢复问题；CCM模式时，则存在副边整流二极管的反向恢复问题。322.2.220W27VDC/+15V(1.0A)、-5V(0.2A)、+5V(0.4A)机内稳压电源设计与试验*设计为DCM模式；*采用电流型控制方式；*功率电路采用RCD箝位反激变换器33设计技术指标为：①     输入电压：18～32VDC②输出电压三组：+15V(1.0A

8、)、–15V(0.2A)、+5V(0.4A)③输出电压纹波:VPP<=150mV④工作频率：300kHz⑤最大占空比：Dmax=0.6⑥效率：η>75%34电路组成图2-4基于电流控制RCD箝位反激变换器机内稳压电源电路组成35DCM模式反激变换器功率电路设计*变压器设计1.确定磁芯材质和型号选用软磁铁氧体R2KBD、罐形磁芯，Bs=5100GS。此时磁芯工作于第二种工作状态，取磁芯磁感应强度的变化量△B=1/3BS=1700